论文部分内容阅读
摘要：随着我国对交通投资力度的加大，村村通公路水泥混凝土路面修筑的数量越来越多。如何延长水泥混凝土路面的使用寿命，和提高道路行车质量，预防水泥混凝土路面病害，成为公路施工与养护工作者面前的一个严峻课题。本文将对水泥混凝土路面常见的病害进行分析，并针对性的提出病害防治和养护维修措施。
关键词：水泥混凝土路面；常见病害；病害防治；养护维修
中图分类号：TV331文献标识码： A
近年来，水泥混凝土路面的使用性能在行车和自然因素的不断作用下逐渐恶化，以至出现各种类型的损坏现象。主要的破坏形式可以分为二大类：一类是接缝处破坏，第二类是混凝土面板内破坏。这种分类方式不仅反映了水泥混凝土的破坏部位，也反应了其破坏原因，前者的破坏主要是因应力集中和行车冲击引起，后者是因为过载或混凝土自身劣化引起。以下将对水泥混凝土路面常见的病害类型及产生原因进行分析，并针对性的提出病害防治防治和养护维修措施。
1.水泥混凝土路面病害类型及原因
1.1接缝处破坏
接缝处是混凝土板体的应力分布比较集中的地方，是最容易引起破坏的部位。初期的病害主要是集中在接缝处的破坏，接缝处的破坏可分为：错台、拱起、板块活动和卿泥、填缝材料的破坏等。
1.1.1错台
错台现象常常与唧泥现象、填缝料丧失、路基的不均匀变形等密切相关。一方面，填缝料的丧失，会造成路面水的渗入，在车辆荷载的作用下，产生唧泥，随着唧泥的连续不断发生，路基游离土被不断带走，路基表面标高不断降低，产生错台。另一方面，路基若处理不好，如压实程度不一致，则会随着通车时间的增长，不均匀沉降和变形也会增加，也可产生错台。
1.1.2 挤碎和拱起
在横向接缝、特别是胀缝两侧数十厘米范围内，由于胀缝内的滑动传力杆位置不正确、滑动端的滑动功能失效、施工时胀缝内部有混凝土搭连、使用期间缝内落入坚硬杂屑等原因，阻碍了板的伸长，使混凝土在膨胀时受到较高的挤压应力，当该应力超过混凝土的抗剪强度时，板即发生剪切挤碎。混凝土板在受热膨胀而受阻时，某一接缝两侧的板突然向上拱起。这是由于混凝土版收缩是缝隙张开，填缝料失效，坚硬碎屑等不可压缩材料塞满缝隙，使板在膨胀是产生较大的压应力，从而出现纵向压曲失稳。
1.1.3 脱空、板块活动和唧泥
唧泥在车辆荷载作用下，板下基层的细粒材料从接缝或裂缝处与水一同喷出，致使板体与基础逐步脱空，并在接缝或裂缝附近常有污迹存在；脱空是面板与基层之间存在一定间隙，脱空往往伴随唧泥的发生和发展而出现。
1.1.4 填缝料的失效、损坏
水泥混凝土路面使用一段时间后常常会出现填缝料剥落、挤出、老化碎裂现象。填缝料的失效、损坏，接缝内逐渐被砂、石、土等填塞，阻碍了板的膨胀，从而引起板的压曲、破碎和接缝剥落等损坏。路面表面水流入基础，导致基础软化唧泥或冻胀，进而诱发其它病害
路面的接缝有以下五种：纵向缩缝、纵向施工缝、一般公路横向缩缝特重交通公路横向缩缝、横向胀缝或胀缝处施工缝以上所必须设置的接缝(缩缝、胀缝、施工缝)，加上施工期或使用期所产生的各种裂缝，毫无疑问成为路面最薄弱、最易损坏的部位。尽管这些部位均经填缝料处理，但目前的填缝料使用期都较短，2～3 年后都不同程度地出现渗水现象，雨水通过接缝、裂缝及板边缝隙渗入板底，在车辆动荷载的反复作用下，形成高压水流，在板底接缝、裂缝及板边高速流动，对基层顶面进行冲刷，细颗粒从接缝、裂缝和板边被带到路面，泥水在负压作用下被吸入板底，如此反复，板底逐渐脱空，改变了混凝土面板原有的支承条件，造成受力状态的改变，从而产生错台、脱空、板体下沉、严重时断板，进而发展到破碎。
1.2路面板内损坏
混凝土路面裂缝可分为表面裂缝、贯穿裂缝。而裂缝发生的时期又可分为初期(或早期)裂缝和使用期裂缝。早期裂缝是指水泥混凝土路面板浇筑完成后还开放交通前出现的裂缝，早期裂缝主要是表面裂缝，使用期裂缝实际是在行使车辆荷载的作用下，加剧应力集中而引起原有早期裂缝扩展或产生新的裂缝。
1.2.1 表面裂缝及产生原因
混凝土板面的表面裂缝的产生主要是由于混凝土混合料的早期过快失水干缩和炭化收缩引起的。一般分为四大类，分别是：塑性收缩；自收缩；干燥收缩；碳化收缩。
1.2.2 贯穿裂缝及断板的产生原因
水泥混凝土路面贯穿裂缝是指贯穿板全厚的裂缝，可分为横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、交叉裂缝、板角裂缝等，其明显特征是裂缝贯通混凝土板全厚。
1.2.3水泥混凝土路面断板
这些纵向、横向及斜向裂缝的发展会使水泥混凝土路面板完全折断成两块或两块以上形成断板。根据裂缝及断板发生的时间，可分为开放交通之前的断板(早期断板)和使用期断板(后期断板)。的断板是在施工期间由于混凝土的初期收缩到阻碍而产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度而造成；有的是因为板块尺寸过大所产生的温度翘曲应力超过混凝土抗弯拉强度而引起的，也有因为车载过大、应力集中等造成的断板。
2.水泥混凝土路面病害防治与维修养护
2.1 接缝处损坏的预防
唧泥现象往往是错台、脱空、断板的诱因，危害是巨大的，应在设计和施工中尽量采取措施来避免和减少。具体可从以下几个方面采取措施：
2.1.1选择适宜的基层材料，提高基础的抗冲刷能力
水泥混凝土路面板体下存在松散细粒土是唧泥产生的内因之一，选择适宜的基层材料是杜绝唧泥现象之根本。高等级公路一般采用强度较高和抗冲刷的无机结合料或是沥青稳定粒料作基层，杜绝细粒土在基层上的应用，给混凝土面板提供均匀支撑，防止卿泥。
2.1.2加强防排水措施
路面水通过接(裂)缝或板边缝隙进入基层又无法自行排出是产生唧泥的重要原因，采用适当的路面防排水措施可大大减小唧泥现象产生的概率。这可以从以下四个方面进行：
(1)采用路面排水措施加强路面排水，采取的措施应保证表面水的排泄畅通，缩短雨水在路面的滞留时间，减少接(裂)缝和板边缝隙渗水，可通过设置尽可能大的路面横坡(1～1.5% )、设置路肩表面排水系统(如设置路肩排水带、排水槽等)来实现。
(2)加强接缝处理
选择优良的接缝板和填缝料，尽可能地防止雨水进入路面结构中，应加强灌缝工作。如果灌缝工作做得不够，行车数月就有可能产生渗漏。对混凝土板生的裂缝，也应即时采取措施及时进行填缝处理，防止雨水下渗。
(3)采用合适的路面结构，增强排水能力
改善路面结构形式，使得尽快将进入路面结构中的雨水排出，也可以通过设置路肩排水系统、具有排水功能的基层、垫层等设施，进行路面内部排水，排出路面结构内部淤积的层次水。
(4)加强中央分隔带排水设施建设，如设置进水口、排水沟、集水井、排水管等，对进入分隔带的雨水，若有排水设施，可通过地下排水设施如盲沟、排水管、横向排水管等来解决，若无分隔带排水设施，则应对分隔带底部进行隔水处理，确保分隔带雨水不进入路基。
2.2 混凝土路面板裂缝的预防
2.2.1 认真选择混凝土原材料
對于特重型交通，可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和道路硅酸盐水泥，但其标号必须在42.5 级以上；对于重、中等和轻型交通，也可采用矿渣硅酸盐水泥，其标号不得低于32.5 级。
2.2.2 处理好混凝土施工质量控制
良好的混凝土质量是路面质量的保证，混凝土在制备和施工中需处理好以下几个环节：
2.2.2.1混凝土生产控制
施工中应严格控制配比：控制好砂率、水泥用量和水灰比；混凝土的搅拌充分，出料要均匀，减少离析都有利于减少路面病害的发生。
2.2.2.2采用混凝土真空脱水技术
混凝土振捣完毕，用真空脱水技术可将混凝土表面及内部的游离水和空气排出，以降低混凝土的孔隙率和水灰比，增加混凝土的密实度和强度，提高水泥与骨料的界面结合力，可防止混凝土沁水过多而产生的收缩裂缝，减少混凝土缺陷。适时收光抹面，在混凝土初凝前进行第一次抹面，在终凝前板面无沁水时实施第二次抹面收光。
2.2.3选择适宜的切缝时间
温度应力大于混凝土的抗拉强度时，会发生施工断板，形成温度收缩裂缝。为了防止施工中的温度收缩裂缝，准确掌握切缝时间很重要，一般以混凝土抗压强度达到 5-lOMPa 为适宜的切缝时间。切缝时间还与水泥的品种、气候温度、湿度有关，施工人员可凭现场施工经验用指甲在混凝土表面刻划，若出现灰白色，指甲有磨损感便可进行切缝，切缝时间可参考表 3.2 选取。
2.2.4 防止路基的不均匀沉降
对不良土质的路基，应做特殊处理方可使用。所采用的改良和防护方法有：
改良土质将膨胀土分为强、中等、弱膨胀土三种类型，强膨胀土不能作为路基材料，予以置换；对中等及弱膨胀土需加以改良。改良方法通常是根据膨胀大小加入 6~8%石灰。分层碾压，每层压实厚度 18cm。该方法使用后效果较好，据调查和现场了解，改良后的膨胀土路段和其他非膨胀土路段在病害发生率方面基本相同。
3.结语
近年来，随着我国经济的发展，我国对公路建设加大了投资力度，尤其是对水泥混凝土路面的发展格外重视。一方面，水泥混凝土路面具有坚固、经久耐用、施工简单、原材料供应方便养护费用低等优点，使其广泛应用到公路建设中来；另一方面，就近些年的使用现状来说，其仍存在许多弊端，如：施工设计的不合理、缺乏施工经验以及不重视养护，使许多的混凝土路面出现了早期病害现象，极大的影响了公路的质量。而要延长水泥混凝土路面的使用寿命，就要经常及时的养护维修，才能保证道路的安全畅通，为我国的交通运输打下良好的基础
参考文献：
[1]刘荥,黄晓明.水泥混凝土路面改建技术[M]北京：人民交通出版社，2006
[2]郑明军.水泥混凝土路面施工质量控制[J].重庆交通学院,2002(3).
[3]吴初航，陈海燕，谢炯等.水泥混凝土路面施工及新技术[J]北京：人民交通出版杜，2009
关键词：水泥混凝土路面；常见病害；病害防治；养护维修
中图分类号：TV331文献标识码： A
近年来，水泥混凝土路面的使用性能在行车和自然因素的不断作用下逐渐恶化，以至出现各种类型的损坏现象。主要的破坏形式可以分为二大类：一类是接缝处破坏，第二类是混凝土面板内破坏。这种分类方式不仅反映了水泥混凝土的破坏部位，也反应了其破坏原因，前者的破坏主要是因应力集中和行车冲击引起，后者是因为过载或混凝土自身劣化引起。以下将对水泥混凝土路面常见的病害类型及产生原因进行分析，并针对性的提出病害防治防治和养护维修措施。
1.水泥混凝土路面病害类型及原因
1.1接缝处破坏
接缝处是混凝土板体的应力分布比较集中的地方，是最容易引起破坏的部位。初期的病害主要是集中在接缝处的破坏，接缝处的破坏可分为：错台、拱起、板块活动和卿泥、填缝材料的破坏等。
1.1.1错台
错台现象常常与唧泥现象、填缝料丧失、路基的不均匀变形等密切相关。一方面，填缝料的丧失，会造成路面水的渗入，在车辆荷载的作用下，产生唧泥，随着唧泥的连续不断发生，路基游离土被不断带走，路基表面标高不断降低，产生错台。另一方面，路基若处理不好，如压实程度不一致，则会随着通车时间的增长，不均匀沉降和变形也会增加，也可产生错台。
1.1.2 挤碎和拱起
在横向接缝、特别是胀缝两侧数十厘米范围内，由于胀缝内的滑动传力杆位置不正确、滑动端的滑动功能失效、施工时胀缝内部有混凝土搭连、使用期间缝内落入坚硬杂屑等原因，阻碍了板的伸长，使混凝土在膨胀时受到较高的挤压应力，当该应力超过混凝土的抗剪强度时，板即发生剪切挤碎。混凝土板在受热膨胀而受阻时，某一接缝两侧的板突然向上拱起。这是由于混凝土版收缩是缝隙张开，填缝料失效，坚硬碎屑等不可压缩材料塞满缝隙，使板在膨胀是产生较大的压应力，从而出现纵向压曲失稳。
1.1.3 脱空、板块活动和唧泥
唧泥在车辆荷载作用下，板下基层的细粒材料从接缝或裂缝处与水一同喷出，致使板体与基础逐步脱空，并在接缝或裂缝附近常有污迹存在；脱空是面板与基层之间存在一定间隙，脱空往往伴随唧泥的发生和发展而出现。
1.1.4 填缝料的失效、损坏
水泥混凝土路面使用一段时间后常常会出现填缝料剥落、挤出、老化碎裂现象。填缝料的失效、损坏，接缝内逐渐被砂、石、土等填塞，阻碍了板的膨胀，从而引起板的压曲、破碎和接缝剥落等损坏。路面表面水流入基础，导致基础软化唧泥或冻胀，进而诱发其它病害
路面的接缝有以下五种：纵向缩缝、纵向施工缝、一般公路横向缩缝特重交通公路横向缩缝、横向胀缝或胀缝处施工缝以上所必须设置的接缝(缩缝、胀缝、施工缝)，加上施工期或使用期所产生的各种裂缝，毫无疑问成为路面最薄弱、最易损坏的部位。尽管这些部位均经填缝料处理，但目前的填缝料使用期都较短，2～3 年后都不同程度地出现渗水现象，雨水通过接缝、裂缝及板边缝隙渗入板底，在车辆动荷载的反复作用下，形成高压水流，在板底接缝、裂缝及板边高速流动，对基层顶面进行冲刷，细颗粒从接缝、裂缝和板边被带到路面，泥水在负压作用下被吸入板底，如此反复，板底逐渐脱空，改变了混凝土面板原有的支承条件，造成受力状态的改变，从而产生错台、脱空、板体下沉、严重时断板，进而发展到破碎。
1.2路面板内损坏
混凝土路面裂缝可分为表面裂缝、贯穿裂缝。而裂缝发生的时期又可分为初期(或早期)裂缝和使用期裂缝。早期裂缝是指水泥混凝土路面板浇筑完成后还开放交通前出现的裂缝，早期裂缝主要是表面裂缝，使用期裂缝实际是在行使车辆荷载的作用下，加剧应力集中而引起原有早期裂缝扩展或产生新的裂缝。
1.2.1 表面裂缝及产生原因
混凝土板面的表面裂缝的产生主要是由于混凝土混合料的早期过快失水干缩和炭化收缩引起的。一般分为四大类，分别是：塑性收缩；自收缩；干燥收缩；碳化收缩。
1.2.2 贯穿裂缝及断板的产生原因
水泥混凝土路面贯穿裂缝是指贯穿板全厚的裂缝，可分为横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、交叉裂缝、板角裂缝等，其明显特征是裂缝贯通混凝土板全厚。
1.2.3水泥混凝土路面断板
这些纵向、横向及斜向裂缝的发展会使水泥混凝土路面板完全折断成两块或两块以上形成断板。根据裂缝及断板发生的时间，可分为开放交通之前的断板(早期断板)和使用期断板(后期断板)。的断板是在施工期间由于混凝土的初期收缩到阻碍而产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度而造成；有的是因为板块尺寸过大所产生的温度翘曲应力超过混凝土抗弯拉强度而引起的，也有因为车载过大、应力集中等造成的断板。
2.水泥混凝土路面病害防治与维修养护
2.1 接缝处损坏的预防
唧泥现象往往是错台、脱空、断板的诱因，危害是巨大的，应在设计和施工中尽量采取措施来避免和减少。具体可从以下几个方面采取措施：
2.1.1选择适宜的基层材料，提高基础的抗冲刷能力
水泥混凝土路面板体下存在松散细粒土是唧泥产生的内因之一，选择适宜的基层材料是杜绝唧泥现象之根本。高等级公路一般采用强度较高和抗冲刷的无机结合料或是沥青稳定粒料作基层，杜绝细粒土在基层上的应用，给混凝土面板提供均匀支撑，防止卿泥。
2.1.2加强防排水措施
路面水通过接(裂)缝或板边缝隙进入基层又无法自行排出是产生唧泥的重要原因，采用适当的路面防排水措施可大大减小唧泥现象产生的概率。这可以从以下四个方面进行：
(1)采用路面排水措施加强路面排水，采取的措施应保证表面水的排泄畅通，缩短雨水在路面的滞留时间，减少接(裂)缝和板边缝隙渗水，可通过设置尽可能大的路面横坡(1～1.5% )、设置路肩表面排水系统(如设置路肩排水带、排水槽等)来实现。
(2)加强接缝处理
选择优良的接缝板和填缝料，尽可能地防止雨水进入路面结构中，应加强灌缝工作。如果灌缝工作做得不够，行车数月就有可能产生渗漏。对混凝土板生的裂缝，也应即时采取措施及时进行填缝处理，防止雨水下渗。
(3)采用合适的路面结构，增强排水能力
改善路面结构形式，使得尽快将进入路面结构中的雨水排出，也可以通过设置路肩排水系统、具有排水功能的基层、垫层等设施，进行路面内部排水，排出路面结构内部淤积的层次水。
(4)加强中央分隔带排水设施建设，如设置进水口、排水沟、集水井、排水管等，对进入分隔带的雨水，若有排水设施，可通过地下排水设施如盲沟、排水管、横向排水管等来解决，若无分隔带排水设施，则应对分隔带底部进行隔水处理，确保分隔带雨水不进入路基。
2.2 混凝土路面板裂缝的预防
2.2.1 认真选择混凝土原材料
對于特重型交通，可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和道路硅酸盐水泥，但其标号必须在42.5 级以上；对于重、中等和轻型交通，也可采用矿渣硅酸盐水泥，其标号不得低于32.5 级。
2.2.2 处理好混凝土施工质量控制
良好的混凝土质量是路面质量的保证，混凝土在制备和施工中需处理好以下几个环节：
2.2.2.1混凝土生产控制
施工中应严格控制配比：控制好砂率、水泥用量和水灰比；混凝土的搅拌充分，出料要均匀，减少离析都有利于减少路面病害的发生。
2.2.2.2采用混凝土真空脱水技术
混凝土振捣完毕，用真空脱水技术可将混凝土表面及内部的游离水和空气排出，以降低混凝土的孔隙率和水灰比，增加混凝土的密实度和强度，提高水泥与骨料的界面结合力，可防止混凝土沁水过多而产生的收缩裂缝，减少混凝土缺陷。适时收光抹面，在混凝土初凝前进行第一次抹面，在终凝前板面无沁水时实施第二次抹面收光。
2.2.3选择适宜的切缝时间
温度应力大于混凝土的抗拉强度时，会发生施工断板，形成温度收缩裂缝。为了防止施工中的温度收缩裂缝，准确掌握切缝时间很重要，一般以混凝土抗压强度达到 5-lOMPa 为适宜的切缝时间。切缝时间还与水泥的品种、气候温度、湿度有关，施工人员可凭现场施工经验用指甲在混凝土表面刻划，若出现灰白色，指甲有磨损感便可进行切缝，切缝时间可参考表 3.2 选取。
2.2.4 防止路基的不均匀沉降
对不良土质的路基，应做特殊处理方可使用。所采用的改良和防护方法有：
改良土质将膨胀土分为强、中等、弱膨胀土三种类型，强膨胀土不能作为路基材料，予以置换；对中等及弱膨胀土需加以改良。改良方法通常是根据膨胀大小加入 6~8%石灰。分层碾压，每层压实厚度 18cm。该方法使用后效果较好，据调查和现场了解，改良后的膨胀土路段和其他非膨胀土路段在病害发生率方面基本相同。
3.结语
近年来，随着我国经济的发展，我国对公路建设加大了投资力度，尤其是对水泥混凝土路面的发展格外重视。一方面，水泥混凝土路面具有坚固、经久耐用、施工简单、原材料供应方便养护费用低等优点，使其广泛应用到公路建设中来；另一方面，就近些年的使用现状来说，其仍存在许多弊端，如：施工设计的不合理、缺乏施工经验以及不重视养护，使许多的混凝土路面出现了早期病害现象，极大的影响了公路的质量。而要延长水泥混凝土路面的使用寿命，就要经常及时的养护维修，才能保证道路的安全畅通，为我国的交通运输打下良好的基础
参考文献：
[1]刘荥,黄晓明.水泥混凝土路面改建技术[M]北京：人民交通出版社，2006
[2]郑明军.水泥混凝土路面施工质量控制[J].重庆交通学院,2002(3).
[3]吴初航，陈海燕，谢炯等.水泥混凝土路面施工及新技术[J]北京：人民交通出版杜，2009